青藏高原高寒地区生态草牧业可持续发展:原理、技术与实践

青藏高原在保障国家生态安全、发展高寒生态草牧业和改善当地民生等方面具有重要战略意义。实现高寒地区生态草牧业可持续发展，对推动青藏高原生态保护和区域高质量发展具有重要推动作用。由于高寒草地承载力低、草畜供需时空失衡和畜牧业经营方式粗放等原因，导致草地畜牧业生产效率低，牧民经营效益差，高寒草地退化严重。为了协调推动高原生态保护、国家公园建设和区域民生改善，传统草地畜牧业亟待转型升级。近年来在国家和地方科技项目支持下，针对高寒草地畜牧业系统效率低、资源消耗大和经营效益差的瓶颈，我们在位于青藏高原东缘农牧交错区的青海省贵南县系统开展了生态草牧业关键技术研发、应用和示范，集成了以“高寒草地适度利用—优质高产人工草地建植—优良牧草青贮—系列草产品加工—饲草料精准配置—家畜营养均衡饲养—高原特色畜产品精深加工—一二三产业融合—区域功能耦合”等为一体的高寒地区生态草牧业提质增效技术体系，积极推动了传统草地畜牧业向生态草牧业发展转变，促进了高寒地区生态—生产—生活协调发展。上述工作将为青藏高原生态保护、草牧业可持续发展和高寒地区牧民持续增收提供重要科技支撑，同时对我国西部典型生态脆弱区适应性管理，黄河上游生态保护和高质量发展具有一定的启示作用。     

毛乌素沙地的生态背景及其草地建设的原则与优化模式

 本文全面分析了毛乌素沙地生态过渡带的自然环境、植被的现状和历史变迁过程,以定性和定量相结合的方法阐述了环境和植被之间的动态关系,在此基础上提出了该地区草地建设的原则及优化生态模式,其中包括：水分平衡原则,半固定沙丘持续发展原则,网带状种植原则,滩地草、农、林复合系统模式、软梁半人工草地复合系统模式和硬梁天然草地放牧系统模式。     

基于生态系统服务功能的中国北方草地及农牧交错带区划

以北方草地和农牧交错带草地类型区域分异为基础,重点考虑不同草地类型的生态系统服务功能,在综合分析了北方草地和农牧交错带生态环境基本特征的基础上,确定了草地生态功能区划的原则、依据、方法及命名,然后在"3S"技术的支持下,将北方草地和农牧交错带分为北方草原区、北方荒漠区和农牧交错区3个一级区及10个二级区,对各个功能区的区域范围、主要生态环境问题、主要的生态服务功能及为了功能区的保护与可持续发展而需要采取的措施都进行了详细论述。区划结果对认识北方草地与农牧交错带不同草地类型生态系统服务功能的重要价值,对草地资源的合理利用和农业生产的合理布局、对生态环境保护与建设规划及对维护区域生态安全、实现区域的可持续发展都具有重大意义。     

基于生态风险评估的锡林河流域退化草地优化管理

利用遥感监测和空间信息分析技术,通过对退化草地的退化等级评估、风险度评估以及易恢复度评估,构建了草地生态优化管理指数(EMI),探讨了退化草地生态优化管理的实践途径;并以锡林河流域为例, 分析了退化草地生态优化管理指数.结果表明,通过构建退化草地优化管理模型,定量分析流域内不同优化管理等级退化草地的退化程度、危害性和易恢复性,可以有针对性地采取合理的治理措施,有利于退化草地治理中的资源优化配置.该模型能整合退化草地的各种相关信息,具有较强的普适性.     

北方牧区草地资源分类经营机制与可持续发展

草地是畜牧业生产和生态保护的重要资源.在短期经济利益的驱动下造成北方牧区草地大面积退化和荒漠化、生产力下降、自我恢复能力降低、水土流失加剧和涵养功能减弱,对牧区经济发展、社会稳定和生态安全构成了威胁,严重影响着草地畜牧业的可持续发展.以新疆阿勒泰为例,依据草地资源的生产经济性能、生态服务价值重要性和季节放牧利用特征,构建了基于GIS 技术的草地生产力指数、草地生态服务价值指数和草地资源分类经营的功能分区模型,建立以主导功能和时空格局为主的草地资源分类经营调控机制,将阿勒泰牧区的草地从空间上划分为经济功能区、混合功能区和生态功能区.结果表明:(1)经济功能区,以获取最大的经济效益为目的,面积约648.69万hm2,占总可利用草地面积的65.8%,主要分布在平原荒漠;(2)生态功能区,以生态保护和社会效益为目的,面积约136.4万hm2,占总可利用草地面积的13.9%,主要分布在平原荒漠草原、山地草原、高寒草甸;(3)混合功能区,在适度利用条件下,生态效益与经济效益并重,面积约200.1万hm2,占总可利用草地面积的20.3%,主要分布在山地草原化荒漠、山地草甸草原、平地草甸、山地荒漠草原、山地草甸和高寒草原.通过对草地资源的分类经营,将畜牧业生产重心转向经济功能区,转移生态功能区的放牧家畜,减轻混合功能区的放牧压力,形成草地资源在功能、系统、时序和空间的耦合结构,实现牧区草地资源利用的可持续发展.     

甘南牧区草畜平衡优化方案与管理决策

利用Matlab 7.9软件的多目标规划方法,以甘南牧区2008年及以前的草地畜牧业动态监测资料和社会经济发展调查统计数据为基础,以维持草畜平衡、优化畜群结构和保护草地生态环境为总目标,综合考虑牧区畜群结构优化、牧业生产目标、草畜动态平衡、区域社会经济收益状况和生态环境保护5个方面的约束条件,研究了规划期(2009-2011年)甘南牧区草地畜牧业发展的优化方案及管理对策,对比分析了减畜和增畜2种优化方案在畜群结构、牲畜总增率、净增率、商品率、出栏率、农牧民纯收益等方面的数量变化特征,提出甘南牧区草畜平衡优化方案及管理决策。研究结果表明,减畜优化方案是实现上述目标的根本途径。具体措施包括:1)适度调整牲畜数量,改良品种,优化畜群结构;2)调整农作物播种面积及结构,增加人工草地种植面积,提高补饲水平;3)稳定天然林草地面积,维护牧区生态环境; 4)增强畜牧业生产效益,提高出栏率;5)严格控制人口数量,加强国家政策调控机制。     

高寒草地生态经济系统价值流、畜群结构、最优控制管理及可持续发展

高寒草地是中国西部青藏高原地区重要的生态系统,该系统直接和该地区少数民族的民生相联系。由于长期过度放牧,该系统已经开始严重退化,而单纯的保护将会与当地畜牧业发展发生冲突。为了能深入地认识高寒草地牧业生态经济系统存在的经济规律,本砑究以甘南合作藏族自治州畜牧业经济为对象,首先从生态经济学角度以货币为计量标度,定量分析了一个以草地牧业为主的高寒牧区生态经济复合系统中单位面积上能流过程和价值流过程,解释该生态经济系统的耦合关系。然后利用线性规划方法,对该系统中的关键问题,即畜群结构进行优化分析并提出优化方案。最后利用最优控制方法,对放牧及刈割强度进行分析,提出合理的放牧强度模式,使高寒草地的经济效益与生态效益达到最佳平衡。利用这3种方法建立起高寒草地生态经济复合系统的可持续发展监督和管理模式,用价值流分析明确系统的价值走向和倍增效应,用线性规划使畜牧业的种内和品种结构达到最优化并使其经济效益最大,利用最优控制方法使畜牧业生产和草地保护有机结合,形成既保护高寒生态系统又改良并发展当地畜牧业的可持续发展模式。     

内蒙古阿拉善荒漠主要啮齿动物生态位测度比较

用3种不同的生态位宽度和生态位重叠测度方法,对内蒙古阿拉善荒漠11种主要啮齿动物的生态位进行了比较研究。结果表明,子午沙鼠的生态位宽度指数最高,3种方法计算结果分别为0．842、0．723、0．516。该种在7种生境中均有分布,且以人工草地和农田的数量最高,天然草地的数量最低,对7种资源等级的利用具有一定的选择性。五趾跳鼠的次之,分别为0．751、0．722、0．513。该种在7种生境中均有分布且数量差异不大,对7种资源等级的利用具有一定的普遍性。比较3种生态位宽度指数测度方法,以Shannon．WienerIndex对荒漠区啮齿动物较为适宜。生态位重叠指数最高的啮齿动物因计算方法的不同有1-9个种对,生态位重叠指数最低的有10～11个种对。分析比较3种生态位重叠指数测度方法,以Pianka Index更适合于荒漠区啮齿动物的生态位重叠测度。     

贵州喀斯特山区人工草地-农田景观土壤温度界面季节性变化

景观界面是生态交错区的重要组成部分,在生态系统的结构、过程和功能中发挥了重要的作用。以贵州喀斯特山区人工草地-农田景观界面为研究对象,对界面表层土壤(0—20 cm)温度进行季节性监测;采用移动窗口法、野外测定和室内统计相结合,对以土壤温度为参数的界面宽度的大小进行了判定;对研究区3个功能区土壤温度进行比较分析。结果表明:贵州人工草地-农田景观界面四季表层土壤的平均温度分别为9.8,26.5,15.4℃和4.8℃;人工草地-农田景观春、夏、秋、冬四季土壤温度界面宽度随土壤温度的变化而变化,表现为由宽变窄的变化规律,分别为37,32,27 m和24 m,土壤温度界面在人工草地系统的影响域变化与总界面宽度保持一致。研究区四季农田功能区系统、人工草地-农田复合功能区系统和人工草地功能区系统的平均土壤温度为14.0,14.1℃和13.9℃,春季、夏季和冬季研究区3个功能区的土壤温度均呈极显著差异,秋季农田功能区系统与人工草地-农田复合功能区系统的土壤温度差异不显著,二者与草地功能区系统差异极显著。建议对研究区采用12—18 m的宽度进行草田间作,为丰富界面理论及"退耕还草"工程提供理论参考和实践措施。     

景观生态视角下草地生态质量的空间差异及其影响因素——以内蒙古四子王旗为例

科学评价北方荒漠草原的生态质量,有助于草地景观的生态修复与荒漠化防治。以内蒙古四子王旗为例,采用景观生态视角,通过构建生态质量评价体系,结合综合指数法和自然间断法,对研究区内130个行政村域的草地生态质量进行综合评价及类别划定;通过引入地理加权回归模型并对比最小二乘回归模型,评估外源压力对草地生态质量的影响。结果表明:(1)2016年四子王旗村域草地生态质量的指数变化幅度为0.003—0.765,呈现出北高南低的区域差异;在空间分布上,高高集聚、低低集聚和低高集聚的空间特征反映出村域草地生态质量的非均衡特征及空间依赖;(2)对比模型估计参数,地理加权回归模型具有解释草地生态质量空间异质性和处理数据非平稳性的优势,预测精度优于最小二乘回归模型;(3)6种变量对草地生态质量的回归系数表明,经济压力和环境压力的影响效应明显高于人口压力和资源压力。与草地生态质量变化呈正相关的因素依次为:生态用地比、人均耕地面积和草地载畜量,而与至城镇中心距离、劳动人口比和人均GDP则依次呈现出负相关关系。研究结果可为草地生态保护与治理提供参考。     

新疆阿勒泰地区草地资源可持续管理分析

通过分析新疆阿勒泰地区草地资源的利用现状,草地类型的生产性能、生态服务价值和在区域发展中的主导功能,指出分类经营是该区草地资源可持续管理的有效途径。研究表明,阿勒泰地区的草地资源在空间上可划分为生态功能区(高寒草甸和草原、沼泽、山地荒漠草原、山地草原化荒漠和部分平原荒漠),经济功能区(山地草甸,低地草甸和草甸草原)和混合功能区(山地草原、平原荒漠草原和大部分平原荒漠),在时间上可采取不同的经营策略。生态功能区经营策略是禁牧和封育,经济功能区的经营策略是通过施肥、灌溉等手段,集约化管理,提高单位面积产值I混合功能区的经营策略是以草定畜,合理轮牧。     

新疆阿勒泰地区草地类型特征及其分类经营

草地退化已严重制约着阿勒泰地区畜牧业的健康发展．通过分析不同草地类型的群落特征、生态服务价值、功能多样性和主导性,提出了阿勒泰地区草地资源分类经营的模式和策略．研究表明,生态功能区面积为164．66×10^4hm^2,占草地面积的16．73％,草地类型主要有高寒草甸和草原、沼泽、山地荒漠草原、山地草原化荒漠和部分平原荒漠,经营策略为禁牧和封育;经济功能区面积为116．33×10^4hm^2,占草地面积的11．82％,主要草地类型有山地草甸、低地草甸和草甸草原,经营策略为通过施肥、灌溉等手段,集约化管理,提高单位面积产值;混合功能区的面积为703．21×10^4hm^2,占草地总面积的71．45％,草地类型主要有山地草原、平原荒漠草原和大部分平原荒漠,经营策略是以草定畜,合理轮牧．     

荒漠草原生态恢复与重建：人工植被推动下水分介导的系统响应、生态阈值与互馈作用

荒漠草原(生态区)横贯我国西北地区东部,生态地位十分重要。近二十年来,通过封育禁牧、退耕还林(草),植被覆盖显著改善,但是生态系统质量和稳定性依然不高。由于长期将荒漠草原单纯视作草原的一部分,对其生态系统过渡性、脆弱性和复杂性本质特征认识不足,造成了荒漠草原生态学研究与区域生态建设实践之间不同程度的脱节。在分析荒漠草原生态区未来在我国生态安全格局中突出的但是被一定程度上忽视的地位的基础上,进一步归纳了荒漠草原生态系统的一般特征,指出了生态恢复与重建研究中存在的主要问题。进而以人工植被引入荒漠草原生态工程为案例,分析了人工植被驱动荒漠草原生态恢复与重建的过程与机制,归纳了“植被-水文-土壤”互馈作用驱动生态系统层级响应模式,并展望了今后的发展趋势与研究方向。     

干旱沙区不同种源的绵毛优若藜表现性比较

在民勤沙生植物园．通过室内和田间试验,对引自美国西部沙漠区和草原区的绵毛优若藜的物候期、种子发芽温度、植物的生长和地上部分营养成分进行了观测与测定。在昼夜变温条件下,草原区种子对温度的反应较迟钝．适宜的发芽温度应为5～25C;沙漠区种子发芽适宜的温度为lO～30C。两个种源的绵毛优若藜均在6～7月间生长量最大。草原区种源的植株月平均生长量大于沙漠区种源的生长量。不同种源植物的物候期相差较小,除开花期外,沙漠区植物的展叶、孕蕾、结果和叶变色均早于草原区。在民勤沙区,绵毛优若藜表现为准常绿性。沙漠区植株的营养成分含量略低于草原区植株。     

阴山北麓农牧交错区退耕地草地生态系统碳交换及水分利用效率

内蒙古阴山北麓农牧交错区由于长期不合理的开垦造成了荒漠草地生态系统碳交换等生态功能的显著丧失。我国20世纪末开始实施的退耕还林还草工程产生了大量退耕地,随着自然恢复演替,这些退耕地的生态功能得到了有效的修复,其巨大的碳汇潜力成为了荒漠草地生态系统碳循环研究的热点。研究通过空间代替时间的方法,对内蒙古阴山北麓典型区域——武川县周边无干扰的荒漠草原以及3个退耕恢复阶段草地的生态系统CO₂交换(NEE、GEP和ER)、水分利用效率(WUE)以及生物量等指标进行了实地测量。结果表明：(1)随着退耕恢复演替时间的推移,生态系统CO₂交换呈显著上升趋势,演替晚期植被NEE与未受干扰的荒漠草地无明显差异;(2)生态系统水分利用效率的变化趋势与生态系统CO₂交换基本一致,但已退耕17年后的退耕地WUE仍没有恢复至未受干扰荒漠草地的水平;(3)导致以上结果的原因主要与退耕地地上植被生物量的恢复以及一、二年生植物和多年生植物比例的演替变化有关。结果表明荒漠草地退耕地恢复过程中生态系统功能的恢复可能并非是同时的,而是分阶段有选择进行的。     

基于生态系统服务簇的内蒙古自治区生态功能分区

生态功能分区是生态系统管理的重要环节,有助于维持生态可持续性.目前生态功能分区的框架复杂多样,但对多重生态系统服务之间关系的理解还不够深刻.生态系统服务簇可以识别多重生态系统服务间的交互作用,并依据簇的特征对区域进行生态功能分区,从而更好地进行社会-生态系统管理.本文以内蒙古自治区为例,定量评估了供给服务、调节服务和支持服务,以旗县(区)为基本空间单元,运用自组织特征映射网络(SOFM)得到生态系统服务簇、划分生态功能区.结果表明: 研究区各项生态系统服务分布整体上呈现从东北向西南递减的格局;供给服务和调节服务存在权衡关系,支持服务和调节服务存在协同关系;依据聚类结果将内蒙古自治区划分为4个生态功能区,分别为西部荒漠生态脆弱区、中部草原水土保持区、东部草原牧业盈余区、东部森林生态均衡区.本研究基于生态系统服务簇的概念,分析了内蒙古自治区多重生态系统服务的权衡与协同关系,为生态功能分区提供了新的视角和方法.     

西北干旱荒漠区生态系统可持续管理理念与模式

结合对西北干旱区水资源短缺、资源开发中的生态与经济矛盾突出、气候变暖可能加剧干旱区荒漠化以及生态水权与长效保障机制缺失等问题的分析诊断,探讨了荒漠区生态系统可持续管理面临的问题与难点,分析提出了荒漠生态系统植被保育的生态水位与生态阈值,阐述了荒漠-绿洲过渡带生态融合以及绿洲生态系统安全的生态防护梯度等干旱区生态系统管理理念;结合干旱区极端环境自然条件,在多年现场试验基础上,研发集成了退化群落改造与生态多样性构建技术、植物群落结构优化配置、组装与生态融合技术、生态系统恢复水分利用与生态自维持技术以及胡杨萌蘖更新技术等多种适宜荒漠植被恢复与重建的技术模式,并进行了成功实践和试验示范,为干旱荒漠区生态系统可持续管理提供了重要科技支撑。     

基于格局-过程生态适应性循环三维框架的自然景观生态风险评价——以黄土高原为例

传统的景观生态风险评估侧重于评价景观镶嵌体相对于最优格局的偏离程度，忽视生态系统过程和景观类型内部分异，使得黄土高原景观生态风险评估存在一定的片面性。综合"格局-过程"的生态适应性循环三维框架，构建适合自然生态系统的景观生态风险评价指标体系，对黄土高原2000年、2010年、2017年的景观生态风险进行评估。从空间分异来看，相较于传统的景观格局风险指数法仅在沙漠景观呈现高风险单一结果，本研究结果显示黄土高原景观生态风险由高到低依次为城市和沙漠景观、中部丘陵沟壑区草地景观、西北荒漠草地景观和东南部农田景观、东南部高山林地景观，具有明显空间分异。从时间变化来看，生态工程实施以来黄土高原景观生态风险总体呈现持续下降趋势，平均值由0.410降低到0.385，但2010-2017年下降不明显，生态工程持续实施对景观生态风险持续下降作用变弱。其中，自然景观（林地和草地）受生态工程促进生态风险持续降低，而人工景观（城市和农田）尤其是城市范围的不断扩大促使区域生态风险升高明显，建议加强城市土地集约高效利用，同时限制北部环境恶劣小城镇的发展。此外，中部丘陵沟壑区草地恢复力不足和降水侵蚀力增强也会促使风险升高，建议在生态保护时给予重点考虑。